我国科学家NC发文：基于稀有密码子筛选氨基酸高产菌株

    北京时间9月6日，北京理工大学霍毅欣教授团队在《自然—通讯》杂志（Nature Communications）在线发表了题为“Utilization of rare codon-rich markers for screening amino acid overproducers”的研究论文，建立了一种基于稀有密码子的氨基酸高产菌株筛选策略，为氨基酸高产机制的解析与高产菌株的构建提供了创新思路。该研究成果获得青年千人计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
    全球氨基酸市场呈现逐年增长的趋势，年均复合增长率维持在5.6%左右；我国是氨基酸生产大国，2017年氨基酸年产量已达到542万吨，同比增长17.8%，总产值达到445亿元人民币。微生物发酵因产能高、成本低等优势成为氨基酸成产主要方法，目前全球总产量85%以上的氨基酸都是通过发酵法生产。但是，现有氨基酸高产菌株普遍通过氨基酸类似物筛选获得，该过程存在毒性高、阳性率低及氨基酸种类受限等瓶颈，因此提升筛选方法的准确性和适用范围成文提高氨基酸发酵产量的关键问题。
    针对这一问题，北京理工大学霍毅欣教授团队利用 “密码子偏好性”规律，开发一种不依赖于类似物的氨基酸高产菌株的筛选策略。不同于利用“密码子优化”提升异源蛋白的表达量，该策略通过将必需基因及颜色蛋白编码基因中的密码子替换为稀有形式，人工调控蛋白翻译对氨基酸含量要求的“门槛值”，实现了高效、快速的氨基酸高产菌株筛选，该策略已在大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌两种常用氨基酸生产菌种中验证了可行性。该筛选策略为氨基酸高产菌株的筛选和改造提供了一种不同于类似物筛选的新系统，为氨基酸高产机制的发现和高产菌株的构建提供了新的思路，将极大程度促进氨基酸发酵产业的快速发展。